【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合材料制備，特別是一種玄纖纏繞帶卷的制備方法及應用。
技術介紹
1、在輸氫氣體的復合管道中，內襯層直接接觸輸送介質，雖然內襯層能夠提供良好的化學穩定性和低滲透性以安全地輸送氫氣，但它通常不具備足夠的機械強度和剛性來抵抗內外部壓力，需要在內襯層設置一層增強層，增強層的作用是增加管道的整體結構強度，使其能夠承受在輸送過程中可能遇到的各種機械應力，如彎曲、扭轉和壓縮，在高壓環境下，沒有增強層的支撐，內襯層可能會因承受過大的內壓而發生破裂或其他形式的結構失敗，增強層通過分散和吸收部分壓力，幫助內襯層保持完整性，從而延長管道的使用壽命，增強層還有助于保護內襯層不受外部環境因素的影響，如溫度變化、化學腐蝕或物理損傷。這是尤其重要的，因為氫氣輸送管道常常布設在多變的外部環境中，氫氣在高速流動或壓縮時可能產生熱量。增強層有助于維持管道的熱穩定性，防止因溫度升高導致的內襯材料性能退化。增強層不僅提供了必要的機械支持，還保證了系統的可靠性和耐久性，這對于安全高效地輸送氫氣至關重要。
2、目前市場上主流的增強層材料為碳纖維復合材料和玻璃纖維復合材料，這些材料通過纏繞、編織或鋪層的方式應用于管道，以增強管道的綜合性能；針對碳纖維復合材料：優點：具有極高的強度與剛度，重量輕，能有效減輕結構的整體重量，非常適合需要輕量化的應用場景。缺點：成本較高，生產過程復雜，修復和維護難度大。此外，碳纖維的耐熱性不如金屬材料，可能需要額外的熱管理措施以適應高溫環境。玻璃纖維復合材料：優點：相比于碳纖維，成本更低，具有良好的強度和剛性，同時也具
3、近年來，玄武巖纖維由于其出色的機械性能、良好的耐化學性和耐高溫性，以及較低的成本，逐漸被視為一種理想的輸氫管道增強材料，雖然玄武巖纖維顯示出許多優異的性能特點，但關于其長期在特定輸氫環境中的耐久性數據仍然不足，主要表現如下：
4、化學穩定性的長期影響：盡管玄武巖纖維在短期內表現出良好的耐化學性，但在長期暴露于高濃度氫氣及其它潛在的化學物質中時，其化學結構會逐漸發生變化。這種變化導致纖維的機械性能下降，比如強度和韌性的減少。此外，氫氣對材料的滲透可能會引起微觀結構上的損傷，如微裂紋的形成，進一步影響材料的整體性能。
5、物理老化問題：長期在高壓環境下工作，特別是在變壓條件下，玄武巖纖維會經歷物理老化。這包括由于疲勞和循環加載引起的微觀損傷累積，導致材料性能逐漸降低。物理老化還可能表現為纖維與基體材料之間的粘接強度下降，影響整體結構的穩定性和密封性。
6、熱老化和熱穩定性：輸氫管道在使用過程中可能會遭受溫度波動，特別是在高溫操作或環境溫度變化較大的地區。玄武巖纖維雖然具備較好的耐高溫性能，但長時間的高溫暴露可能導致其物理和化學性質的變化。熱老化可能導致纖維強度下降、模量變化或者發生氧化反應，進一步影響材料的長期穩定性。
7、環境因素的影響：環境因素，如uv輻射、濕度和鹽霧等，也對玄武巖纖維的長期性能產生負面影響。例如，uv輻射可能會破壞纖維表面的化學鍵，導致性能下降。濕度的變化影響纖維與樹脂的粘結力，而鹽霧可能加速化學腐蝕過程。
8、氫氣作為高度易燃氣體，在輸送過程中靜電的積累和釋放導致安全隱患；由于摩擦和分離作用，靜電在管道表面積累。氫氣的流速、流量以及管道的內表面粗糙度都會影響靜電的生成速度和量。積累到一定程度的靜電有可能在氫氣環境中引發放電現象，這在含有氧氣的混合環境下尤為危險，因為即使是微小的火花也可能觸發氫氣爆炸。因此，確保氫氣輸送系統中的靜電能夠安全釋放是至關重要的。
9、因此，考慮到輸氫管道系統在高壓和動態環境中的應用需求，以及現有增強材料的局限性，開發一種新的復合材料顯得尤為重要。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種玄纖纏繞帶卷的制備方法及玄纖纏繞帶卷的應用。
2、本專利技術的目的可通過下列技術方案來實現：一種玄纖纏繞帶卷的制備方法，包括以下步驟：
3、s1深度表面潔凈：使用含有非離子表面活性劑的清洗液對玄武巖纖維原絲進行清洗作業，清洗溫度控制在50-60°c；清洗作業結束后，采用去離子水進行沖洗，得到清洗玄武巖纖維絲；
4、非離子表面活性劑為聚氧乙烯醇、聚乙氧基化壬酸酯和十二烷基聚氧乙烯醚中的至少一種；
5、涉及使用含有非離子表面活性劑的清洗液對玄武巖纖維原絲進行深度表面清洗。這一步驟至關重要，原因包括：
6、清除雜質和表面污染物：玄武巖纖維在制造過程中可能會吸附或沾染各種雜質，包括灰塵、油脂及其他工業殘留物。這些污染物會影響纖維的性能，特別是在后續的化學處理和物理性能表現上。使用表面活性劑能有效去除這些不純物，保證纖維表面的清潔度。
7、非離子表面活性劑的選擇：聚氧乙烯醇：具有良好的濕潤和清潔能力，能夠在纖維表面形成均勻的潤濕層，增加污染物與纖維間的分離。
8、聚乙氧基化壬酸酯：提供額外的乳化性，幫助分散油脂和有機污染物，使其更容易被清洗掉。
9、十二烷基聚氧乙烯醚：這是一種非常有效的乳化劑和表面活性劑，能夠打破油水界面，增強清洗液對油性污染物的去除效果。
10、這些非離子表面活性劑因其溫和和非離子的特性（不帶電荷），特別適合用于敏感的玄武巖纖維，不會因化學反應而損傷纖維本身：
11、良好的相容性：上述的非離子表面活性劑具有良好的相容性，不會引起纖維的損傷或化學變質。
12、低泡沫和易沖洗：這些表面活性劑產生的泡沫較少，易于沖洗，從而避免在纖維上留下殘留物，這對于纖維的后續處理尤為重要。
13、環境安全和生物降解性：選擇環境友好型的非離子表面活性劑有助于減少生產過程對環境的影響。
14、清洗溫度的控制（50-60°c）：溫度在提升清洗效率中扮演著重要角色。控制在50-60°c的范圍內，熱能幫助降低表面活性劑和污染物的表面張力，增加污染物的溶解度，從而提高清洗效果。
15、采用的材料和條件都是為了確保玄武巖纖維在后續步驟中具有良好的化學反應性和物理性能，通過去除表面污染和優化表面狀態來實現這一點，這些處理為纖維提供了最佳的表面條件，以便進行后續的化學改性和物理加工。
16、s2纖維表面優化處理：金屬雜質脫除處理：將清洗玄武巖纖維絲浸入乙二胺四乙酸溶液進行浸泡作業，浸泡作業結束后，使用去離子水沖洗至中性，得到凈化玄武巖纖維；乙二胺四乙酸溶液的濃度為0.3%-0.5%；
17、活性強化：將凈化玄武巖纖維浸入氫氧化鈉混合溶液進行浸泡作業，浸泡作業結束后，用去離子水沖洗至中性，得到預處理玄武巖纖維絲；
18、氫氧化鈉混合溶液含有輔助劑，輔助劑為?聚山梨醇酯-20、聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基聚氧乙烯醚中的一種；輔助劑的濃度要求如下：?聚山梨醇酯-20的濃度為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，玄纖纏繞帶卷的制備方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟S1中，玄武巖纖維原絲的參數要求如下：二氧化硅含量為52-54%；氧化鋁含量為12-15%；氧化鈣含量為9-11%；氧化鎂含量為9-10%，氧化亞鐵和氧化鐵的總和含量為12-13%；二氧化鈦的含量為1.5-2%；氧化鈉和氧化鉀的總和含量不高于1%；直徑為10-12微米；抗拉強度不小于3.5GPa，斷裂伸長率不小于3.5%。
3.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟S2中，在金屬雜質脫除處理步驟中，乙二胺四乙酸溶液的溫度為35-45°C；浸入時間為20-30分鐘；
4.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，偶聯劑溶液PH值為4-5；在偶聯劑溶液中，偶聯劑的濃度為3%-5%；在溶劑中，按照重量比，乙醇:水為7:2-3。
5.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟S4中，在吹氣法中，具體要求如下：距離高度：5-10厘米；角度：噴
6.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟S5中，熱處理作業的要求如下：開始時，從室溫加熱至110-120°C，加熱速率控制在2-3°C/min，利用熱重分析技術連續監測熱處理過程，當質量損失曲線趨于平穩，沒有進一步的質量損失時，結束熱處理，將溫度降至室溫，降溫速率控制在2-3°C/min。
7.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟S6中，在纖維絲預整理步驟中，纖維排列設備具體為自動化纖維排列機；排列密度：0.1-0.5?mm；排列方向：與帶狀成形設備的前進方向平行，以降低纖維間的交叉和糾纏；速度控制：排列速度與成形速度同步，確保纖維的持續供應和均勻分布；
8.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟S7中，在第一次攪拌作業中，攪拌速度為100-300?RPM；在第二次攪拌作業中，攪拌速度為200-400?RPM；在第三次攪拌作業中，攪拌速度為150-350?RPM；在第四次攪拌作業中，攪拌速度為100-300RPM；
9.一種玄纖纏繞帶卷的應用，采用上述權利要求1-8中任一項所述玄纖纏繞帶卷的制備方法制得的玄纖纏繞帶卷；其特征在于，將玄纖纏繞帶卷展開，將玄纖纏繞帶通過纏繞加熱粘合在復合管材的內襯層的圓周外壁上，作為增強層；復合管材的保護層通過擠出成型固定在增強層的外周；內襯層和保護層均采用熱塑性樹脂材料制作；復合管材整體采用全融合實壁結構；具體應用步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.一種玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，玄纖纏繞帶卷的制備方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟s1中，玄武巖纖維原絲的參數要求如下：二氧化硅含量為52-54%；氧化鋁含量為12-15%；氧化鈣含量為9-11%；氧化鎂含量為9-10%，氧化亞鐵和氧化鐵的總和含量為12-13%；二氧化鈦的含量為1.5-2%；氧化鈉和氧化鉀的總和含量不高于1%；直徑為10-12微米；抗拉強度不小于3.5gpa，斷裂伸長率不小于3.5%。
3.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟s2中，在金屬雜質脫除處理步驟中，乙二胺四乙酸溶液的溫度為35-45°c；浸入時間為20-30分鐘；
4.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟s3中，偶聯劑溶液ph值為4-5；在偶聯劑溶液中，偶聯劑的濃度為3%-5%；在溶劑中，按照重量比，乙醇:水為7:2-3。
5.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟s4中，在吹氣法中，具體要求如下：距離高度：5-10厘米；角度：噴嘴30-45°；噴嘴分布：橫向排列設置多個噴嘴，均勻分布在纖維的上方或兩側；
6.如權利要求1所述玄纖纏繞帶卷的制備方法，其特征在于，在步驟s5中，熱處理作業的要求如下：開始...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于增勝，楊峰，于志猛，李洪浩，于春振，賈翠偉，王滿義，劉輝，
申請(專利權)人：滄州明珠塑料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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